بررسی تاثیر تخلخل بر عملکرد ترموهیدرولیکی یک کلکتور هواگرم خورشیدی به-همراه موانع متخلخل

به دلیل خواص فیزیکی-حرارتی نامطلوب هوا، کلکتور های هواگرم از راندمان حرارتی بالایی برخوردار نیستند و نیاز است تا به کمک شیوه های مختلف راندمان آنها را بهبود بخشید. در این پژوهش به صورت تجربی تاثیر استفاده از موانع متخلخل بر روی عملکرد گرمایی و هیدرولیکی کلکتور مورد بررسی قرار گرفت و با عملکرد یک کلکتور ساده مقایسه شد.

یک دستگاه کلکتور هواگرم خورشیدی طراحی و ساخته شد و تحت شرایط محیطی شهرستان آبادان در استان خوزستان مورد آزمایش قرار گرفت. سه نوع مختلف موانع متخلخل با سه اندازه سوراخ (3، 4 و 5 سانتی متر) بر روی صفحه جاذب کارگذاشته شد. پارامترهای اندازه گیری شده شامل دمای هوای ورودی و خروجی، دمای صفحه جاذب، افت فشار و تابش خورشید می شود. اندازه گیری ها در ماه آذر برای دو مقدار مختلف جریان جرمی هوا (0218/0 و 0364/0 کیلوگرم بر ثانیه) انجام شد.

مشخص شد که استفاده از موانع متخلخل باعث افزایش اختلاف دما بین ورودی و خروجی از کلکتور و راندمان سیستم در مقایسه با یک کلکتور ساده می شود. همچنین مشخص شد که در تمامی موارد با افزایش دبی جرمی، راندمان گرمایی و موثر سیستم افزایش و اختلاف دمای بین هوای ورودی و خروجی کاهش می یابد. اختلاف دما در بهترین حالت (موانع با سوراخ های cm 3) برای هر دو دبی 2 برابر نسبت به کلکتور ساده افزایش داشت. همچنین بیشترین مقدار میانگین راندمان گرمایی برای دو دبی 68% و 83% و میانگین راندمان موثر 4/28% و 1/%34 به دست آمد.

با کاهش ابعاد سوراخ های درون موانع، نرخ انتقال حرارت و راندمان گرمایی کلکتور به واسطه افزایش اغتشاش جریان افزایش می یابد. این امر موجب بالا رفتن افت فشار نیز می گردد اما همچنان تاثیر مثبت افزایش اختلاف دما بر تاثیر منفی افزایش افت فشار غلبه می کند و در نهایت مشخص می شود نسبت مستقیمی بین زیاد شدن راندمان موثر با کم شدن اندازه قطر سوراخ ها وجود دارد.